STC15W4K32S4系列8051单片机的I2C信号模拟

启动条件：在SCL为高电平时，SDA出现一个下降沿则启动I²C总线。

停止条件：在SCL为高电平时，SDA出现一个上升沿则停止使用I²C总线。

稳定状态：除了启动和停止状态，在其余状态下，SCL的高电平都对应SDA的数据稳定状态。

I²C总线可以用89C51单片机的I/O端口来模拟，用指令操作来模拟时序过程。假设采用89C51单片机普通I/O端口P1.0、P1.1模拟I²C总线，各种操作子程序设计如下：

（1）I²C总线启动子程序STAT

（2）停止子程序STOP

（3）发送应答信号0子程序MACK

（4）发送非应答信号1子程序NACK

（5）应答位检测子程序CACK(www.xing528.com)

当主控器发送完一字节，在被控器收到该字节的8位数据后，向主控器发送一个应答位，表示该字节接收完毕。

（6）发送一字节数据子程序WRBYT

把要发送的数据放在累加器A中，需要占用R0和C进位标志。若资源有冲突，应加现场保护指令。

（7）接收一字节数据子程序RDBYT

从被控器上读出一字节数据并保存在R2中。

用I²C总线传输的每一个数据位都由SDA线上的高电平和低电平表示，对应在SCL线上产生一个时钟脉冲。在时钟脉冲为高电平期间，SDA线上的数据必须稳定，否则会被认为是控制信号。SDA只能在时钟脉冲为低电平期间改变。启动后总线状态为“忙”，在结束信号过后的一定时间内，总线状态才被认为是“空闲”的。在启动和停止之间可传输的数据不受限制，但每字节必须为8位。数据传输时，从高位开始依次按串行方式传送，在每个字节传送完后必须跟一个响应位。主器件收发每个字节后产生一个时钟应答脉冲，在此期间，发送器必须保证SDA为高电平，由接收器将SDA拉低，称为应答信号（ACK）。主器件为接收器时，在接收最后一字节后不发应答信号，也称为非应答信号（ACK）。当从器件不能再接收其他字节时也会出现这种情况。

I²C总线中每个器件都有自己唯一确定的地址。启动条件开始后，主机要先给器件发送1字节地址，其中最低位（D0）为方向位。方向位为0表示主器件发送（W）；方向位为1表示主器件接收（R）。总线上每个器件在启动条件开始后都把自己的地址与前7位相比较，如相同则器件被选中，产生应答，并根据读/写位决定在数据传输中是接收还是发送。无论是主发、主收还是从发、从收都由主器件控制。在主发送方式下，由主器件先发出起始信号（S），接着发出从器件的7位地址（SLA）和表明主器件发送的方向位0（W），即这一字节内容为SLA+W，被寻址的从器件在收到该字节后，返回一个应答信号（A），在确定主从握手应答正常后，主器件向从器件发送字节数据，从器件每收到一字节数据后都要返回一个应答信号，直到全部发送完为止。在主接收方式下，主器件先发出起始信号（S），接着发出从器件的7位地址（SLA）和表明主器件接收的方向位1（R），即这一字节内容为SLA+R，在发送完这一字节后，SCL继续输出时钟，通过SDA接收从器件发来的串行数据。主器件每接收到一字节数据后都要发送一个应答信号（A）。当全部数据都发送或接收完毕后，主器件应发出结束信号（P）。